運動控制技術與應用 教案全套 1-7 變頻器運動控制系統安裝與調試-直流伺服運動控制系統安裝與調試

任務1.1變頻器運動控制系統認知一、基本信息任務名稱變頻器運動控制系統認知授課學時2學時授課班級授課人數授課地點運動控制技術實訓室課型理實一體化課參考標準國家標準GB/T12668.2-2002《調速電氣傳動系統》；西門子G120變頻器技術手冊；運動控制職業技能等級標準；XX學院《運動控制技術與應用》課程標準；全國職業院校技能大賽“現代電氣控制系統安裝與調試”賽項評分標準參考教材《運動控制技術與應用》機械工業出版社2026.6二、教學分析（一）教學內容內容位置項目1變頻器運動控制系統安裝與調試→任務1.1變頻器運動控制系統認知教學內容1.變頻器的產生、應用及負載分類

2.變頻器的分類、西門子驅動產品類型及選型

3.G120變頻器的型號、控制單元與功率模塊

4.變頻器的銘牌識讀

5.變頻器內部主電路（整流、濾波、制動、逆變）工作原理

6.變頻器內部控制電路（電源、運算、I/O、通信、檢測、保護、驅動）

7.變頻器外圍電器（斷路器、接觸器、電抗器、濾波器、快速熔斷器）的選型內容分析本次課是變頻器運動控制系統的開篇任務，幫助學生建立對變頻調速技術的整體認知。內容包括變頻器的基本概念、分類、結構、工作原理、銘牌識讀及外圍選型。通過本次課，學生將為后續變頻器接線、參數設置與調試打下理論基礎。（二）學情分析知識和技能基礎學生已學習《電工電子》《電機與電氣控制》，掌握三相異步電動機的基本結構和工作原理；但對變頻器的內部電路、控制方式、選型方法缺乏系統認識；對變頻器主電路中的整流、逆變、制動等環節理解較淺。訴求和素養儲備學生對變頻調速技術在工業節能、自動化產線中的應用興趣濃厚；但識圖、選型、規范意識薄弱；部分學生團隊協作意識有待加強。學習特點對變頻器實際應用場景（如風機、水泵、傳送帶）充滿好奇，對純理論講解易產生畏難情緒，需要結合實物、圖片、動畫輔助理解；善于利用網絡查閱產品手冊。（三）目標分析知識目標1.了解變頻器的結構（主電路、控制電路）和工作原理。

2.認知變頻器的銘牌參數（訂貨號、輸入/輸出電壓/電流、適配電機功率等）。。

3.了解變頻器外圍電器（斷路器、接觸器、電抗器、濾波器）的選型原則。能力目標1.能正確識讀變頻器的銘牌，從中獲取選型所需的關鍵參數。

2.能查閱變頻器手冊（如G120），根據電動機額定電流初步選用變頻器。

3.能夠規范完成變頻器及低壓電器的外觀檢測和萬用表檢測。素質目標1.通過了解我國變頻器產品的技術進步（如匯川、英威騰等國產變頻器），厚植愛國情懷，增強科技報國決心。

2.養成規則意識、標準意識和5S管理的職業素養，培養開拓創新的科學精神。（四）教學重難點類型重難點內容確立依據解決方法教學重點1.變頻器內部主電路結構（整流、濾波、制動、逆變）

2.變頻器的銘牌參數識讀

3.變頻器外圍電器（斷路器、接觸器）的選型估算變頻器核心知識，選型與調試的基礎1.借助主電路原理圖（圖1-6）和動畫演示電流路徑

2.發放真實銘牌圖片，分組識讀競賽

3.通過公式（1-3）（1-5）現場計算練習教學難點1.逆變電路的工作原理（從直流逆變為交流）及SPWM調制概念

2.制動電路（能耗制動、直流制動、回饋制動）的區別與應用

3.變頻器輸入/輸出側電抗器的作用及選型條件原理抽象，涉及電力電子技術1.用單相逆變電路圖（圖1-7）講解開關管通斷順序，再類比三相

2.對比表格講解三種制動方式的適用場景

3.通過“長距離布線”“大容量變壓器”等案例說明電抗器選用時機（五）教學策略教學流程任務引入（5min）→新知講解（25min）→銘牌識讀與選型實踐（15min）→元器件檢測實訓（20min）→評價總結（10min）→課后拓展（5min）教學方法講授法、任務驅動法、小組協作法、案例教學法信息化手段1.智慧樹在線課學習平臺：發布預習視頻、課件、任務單

2.虛擬仿真平臺：變頻器主電路電流流向動畫

3.數字化資源：西門子G120產品手冊、選型軟件教學資源實物：G120變頻器（含操作面板、控制單元、功率模塊）、三相異步電動機、斷路器、接觸器、萬用表；資料：銘牌圖片、G120樣本、設備選型表活頁三、教學安排1.課前教學環節教學內容教師活動學生活動設計意圖與技術手段知識探索1.觀看微課《變頻調速原理與應用》

2.查閱生活中哪些設備使用了變頻器

3.自主瀏覽G120產品手冊1.優慕課平臺發布預習視頻和任務單

2.發布討論題：“變頻器如何實現節能？”

3.上傳G120選型手冊電子版1.觀看視頻，思考應用場景

2.參與線上討論

3.瀏覽手冊，了解產品基本參數激發興趣，了解前認知，提前接觸產品手冊課中（第1節）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段任務導入（5min）播放風機、水泵、傳送帶、電梯等變頻調速應用視頻片段1.提問：“這些設備如何實現無級調速？”

2.引出“變頻器”概念，明確本課任務

3.介紹變頻調速相關崗位職責1.觀看視頻，思考并回答

2.明確學習目標圖1-1變頻器典型應用場景

激發興趣，增強學習動力新知講解（15min）1.變頻器負載分類（流體類、恒轉矩類、恒功率類）

2.西門子驅動產品系列（V20、G120、V90、S120等）

3.G120模塊化結構（控制單元、功率模塊、操作面板）1.結合PPT講解三類負載特性及選型要點

2.展示西門子SINAMICS系列產品圖譜（圖1-2）

3.實物拆解G120，演示控制單元與功率模塊的組裝方式1.聆聽講解，記錄三類負載特點

2.觀察產品圖譜，了解家族系列

3.傳看G120模塊，理解“積木式”結構圖1-2西門子SINAMICS系列驅動產品

圖1-3G120模塊化實物]

實物展示降低抽象感新知講解（10min）1.變頻器主電路結構（整流→濾波→逆變）

2.整流與濾波電路（二極管橋、電容、均壓電阻、限流電阻）

3.制動電路（能耗制動、直流制動、回饋制動）1.結合圖1-6講解主電路電流路徑

2.強調斷電后電容放電的安全注意事項（指示燈熄滅后才可操作）

3.對比三種制動方式的原理和適用場景1.觀察主電路圖，跟隨教師指認各器件

2.記錄安全要點

3.思考不同制動方式的優缺點圖1-6變頻器主電路原理圖]

動畫演示電流路徑，突破難點鞏固練習（5min）課堂小測驗：

1.變頻器整流后電壓約為多少伏？

2.能耗制動時能量消耗在哪里？

3.G120的三個模塊是什么？1.優慕課發布選擇題/判斷題

2.實時查看答題統計

3.針對性講解錯題1.手機/電腦端答題

2.查看結果并記錄易錯點即時檢測，調整教學節奏課中（第2節）教學環節教學內容教師活動學生活動設計意圖與技術手段銘牌識讀與選型實踐（15min）1.G120變頻器銘牌參數識讀（訂貨號、輸入/輸出參數、適配電機功率、防護等級）

2.變頻器選型方法（按電動機額定電流估算I_evf≥1.05~1.15I_ed）1.發放G120銘牌圖片（或實物）

2.講解銘牌各參數含義（參照圖1-4）

3.設置選型情境：“電動機額定電流5A，頻繁起停，選擇變頻器額定電流至少多少？”

4.指導學生查閱手冊完成選型表（表1-4）1.分組識讀銘牌，記錄關鍵參數

2.小組計算變頻器最小額定電流

3.填寫表1-4設備選型表

4.小組代表分享結果圖1-4G120變頻器銘牌示意圖

銘牌識讀+選型計算，培養工程實踐能力元器件檢測實訓（20min）1.斷路器外觀檢測及萬用表檢測（通斷、絕緣）

2.變頻器外觀檢測

3.電動機三相繞組電阻測量、絕緣電阻測量1.講解檢測規范和注意事項

2.演示萬用表測斷路器通斷（合上蜂鳴、斷開無窮大）

3.演示萬用表測電動機繞組電阻（U-V、V-W、W-U）

4.強調絕緣電阻測試的安全步驟（放電）

5.巡視指導，糾正不規范操作1.領取元器件和儀表

2.外觀檢測并填寫表1-5

3.分組測量斷路器通斷和電動機電阻

4.測量絕緣電阻（教師監督下）

5.自評與互評萬用表檢測斷路器圖

兆歐表測量絕緣電阻圖

掌握變頻器及低壓電器基本檢測方法，培養安全操作習慣評價總結（8min）1.小組展示選型與檢測成果

2.教師點評與總結

3.課后任務布置1.聽取小組匯報，簡要點評

2.總結變頻器結構、銘牌、選型要點

3.介紹國產變頻器品牌（匯川、英威騰等），激發愛國情懷

4.發布課后拓展任務1.小組代表匯報成果

2.聆聽總結，記錄要點

3.完成表1-6、表1-7的自評和互評展示評價促進學習，國產變頻器案例厚植愛國情懷課后拓展（2min）1.完善選型表和檢測表

2.查閱國產變頻器技術發展現狀

3.預習下一節：變頻器參數設置與調試1.平臺發布作業

2.推送國產變頻器技術文章/視頻

3.發布預習任務單1.完善并提交表格

2.查閱資料，參與線上討論

3.觀看預習視頻鞏固所學，拓展視野，為后續課做準備

四、課后反思教學實效1.

學習興趣濃厚：通過風機、電梯等應用場景引入，學生對變頻器產生了濃厚興趣。

2.

知識目標達成：大部分學生能正確識讀變頻器銘牌，理解主電路整流→濾波→逆變的基本流程。

3.

素質目標滲透：通過國產變頻器品牌介紹，增強了科技報國使命感。

4.

技能初步掌握：學生能規范使用萬用表檢測斷路器和電動機繞組電阻。不足與改進不足1：部分學生對逆變電路及SPWM調制原理理解不夠深入。

措施：下節課通過動畫演示逆變器開關管通斷順序，并增加對比表格區分U/f、矢量控制等不同原理。

不足2：制動電路的三種方式（能耗、直流、回饋）容易混淆。

措施：制作“制動方式對比卡片”，列出應用場景、成本、節能效果。

不足3：小組活動中個別學生參與度不高。

措施：在任務分工計劃表（表1-3）中明確成員職責，評價增加“個人貢獻度”指標。任務1.2BOP面板控制G120變頻器運行一、基本信息任務名稱BOP面板控制G120變頻器運行授課學時4學時授課班級授課人數授課地點運動控制技術實訓室/虛擬仿真實訓中心課型理實一體化課參考標準國家標準GB/T12668.2-2002《調速電氣傳動系統》；西門子G120變頻器技術手冊；運動控制職業技能等級標準；XX學院《運動控制技術與應用》課程標準；全國職業院校技能大賽“現代電氣控制系統安裝與調試”賽項評分標準參考教材《運動控制技術與應用》機械工業出版社2026.6二、教學分析（一）教學內容內容位置項目1變頻器運動控制系統安裝與調試→任務1.2BOP面板控制G120變頻器運行教學內容1.G120變頻器的安裝（功率模塊、控制單元、BOP面板）

2.功率模塊的接線（主電路、制動電阻、抱閘繼電器）

3.BOP面板的按鍵功能、圖標與菜單結構

4.用BOP面板設置參數的方法（以p1000為例）

5.BOP面板手動控制變頻器運行（起停、點動、反轉）

6.變頻器恢復出廠設置、參數上傳與下載

7.電氣原理圖設計、安裝接線、參數設置與調試實訓內容分析本次課是變頻器運動控制系統的實踐操作任務，承接任務1.1的理論認知，重點訓練學生使用BOP面板控制與調試G120變頻器的安裝、接線、參數設置和調試的實操技能。內容包括變頻器的機械安裝、主電路接線、BOP面板操作、參數設置方法、手動控制運行等。通過4學時的理實一體化教學，使學生掌握變頻器獨立調試的基本能力。（二）學情分析知識和技能基礎學生已完成任務1.1的學習，掌握了變頻器的基本結構、工作原理和銘牌識讀；對G120的模塊化組成有初步了解；但對變頻器的實際安裝、接線、參數設置缺乏實操經驗，對BOP面板的菜單操作不熟悉。訴求和素養儲備學生對動手操作變頻器有較高興趣，希望通過實際調試看到電動機運行；部分學生操作規范性不足，安全意識有待加強；團隊協作能力需在實訓中鍛煉。學習特點喜歡動手實踐，對參數設置和調試有好奇心；對繁雜的菜單結構容易產生畏難情緒，需要分步演示和反復練習；善于通過小組互助解決問題。（三）目標分析知識目標1.了解G120變頻器功率模塊、控制單元、BOP面板的安裝方法和接線要求。

2.認知BOP面板的按鍵功能、圖標含義及菜單結構。

3.掌握用BOP面板設置變頻器參數（如p1000）的基本步驟。

4.理解BOP面板手動控制（起停、點動、反轉）的參數設置邏輯。能力目標1.能規范完成G120變頻器的功率模塊安裝、控制單元安裝和BOP面板安裝。

2.能根據電氣原理圖完成變頻器主電路的接線（電源、電動機、制動電阻、抱閘）。

3.能使用BOP面板恢復變頻器出廠設置，并正確設置電動機參數和控制參數。

4.能通過BOP面板手動控制電動機的起停、點動正反轉、連續正反轉運行。素質目標1.通過變頻器安裝接線的規范化操作，養成嚴謹細致、安全第一的工匠精神。

2.通過小組協作完成調試任務，培養團隊合作和溝通能力。

3.嚴格遵守實訓室5S管理規范，養成文明生產的職業素養。（四）教學重難點類型重難點內容確立依據解決方法教學重點1.G120功率模塊的接線（電源、電動機、制動電阻、抱閘）

2.BOP面板的菜單結構及參數設置方法

3.用BOP面板手動控制變頻器運行（點動、連續、反轉）崗位核心技能，變頻器獨立調試的基礎1.對照實物和接線圖分步講解

2.教師分步演示BOP操作，學生同步練習

3.設置典型任務（點動正反轉）讓學生完成教學難點1.BOP面板多層菜單的導航與參數修改操作

2.變頻器恢復出廠設置及參數上傳下載的理解

3.恒壓頻比控制下頻率與輸出電壓的關系驗證菜單操作步驟多，學生容易迷航；參數備份概念抽象1.發放BOP操作速查卡，分組互助

2.通過實訓數據驗證參數上傳下載的實用價值

3.引導學生觀察并記錄不同頻率下的輸出電壓，歸納規律（五）教學策略教學流程第1課時：變頻器安裝與接線（45min）→第2課時：BOP面板認知與參數設置（45min）→第3課時：BOP面板手動控制運行（45min）→第4課時：綜合實訓與評價總結（45min）教學方法講授法、任務驅動法、演示法、小組協作法、實訓操作法信息化手段1.智慧樹在線課學習平臺：發布預習視頻（BOP操作演示）、任務單

2.虛擬仿真平臺：變頻器接線3D模擬

3.數字化資源：G120手冊、BOP面板操作速查卡教學資源實物：G120變頻器（PM240-2功率模塊+CU240E控制單元+BOP面板）、三相異步電動機、斷路器、接觸器、制動電阻、萬用表、電工工具；資料：電氣原理圖、參數設置表、實訓工單三、教學安排課前教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段知識探索1.觀看微課《G120變頻器BOP面板操作》

2.預習教材中“變頻器安裝”和“BOP面板”部分

3.瀏覽G120手冊中參數表1.智慧樹在線課學習平臺發布預習視頻和任務單

2.發布討論題：“BOP面板有哪些按鍵？”

3.上傳G120參數手冊節選1.觀看視頻，了解BOP基本操作

2.閱讀教材，記錄疑問

3.初步認識常用參數提前熟悉BOP面板，減少課堂操作陌生感課中（第1課時：變頻器安裝與接線）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段任務導入（5min）回顧任務1.1的變頻器認知，引出本課任務：用BOP面板控制變頻器驅動電動機運行1.提問：“如何讓變頻器實際驅動電動機？”

2.展示高精度磨線機項目中的轉線電動機應用場景

3.明確本課學習目標1.思考并回答

2.明確本課任務磨線機項目圖

激發興趣，聯系實際工程新知講解（15min）1.功率模塊的安裝方向與固定要求（圖1-15）

2.功率模塊端子分布及接線（圖1-16、1-18）

3.控制單元的安裝與拆卸（圖1-21）

4.BOP面板的安裝（直接安裝、柜門安裝）1.對照實物演示功率模塊安裝（垂直安裝、端子朝下）

2.講解PM240-2端子功能（L1/L2/L3電源、U2/V2/W2電機、R1/R2制動、DCP抱閘）

3.演示控制單元卡裝方法（聽“咔嚓”聲）

4.演示BOP面板安裝1.觀察實物，記錄安裝要點

2.分組領取變頻器組件，嘗試安裝功率模塊和控制單元

3.回答教師提問圖1-15功率模塊的安裝方向圖1-16PM240功率模塊接線圖1-18PM240-2功率模塊端子分布圖實物演示+學生動手，掌握安裝方法技能實訓（20min）1.根據圖1-31變頻器主電路接線原理圖，完成電源、電動機、制動電阻、抱閘的接線

2.使用萬用表檢查接線正確性1.分步演示電源線、電動機線、制動電阻線的壓接和連接

2.強調斷電操作和安全規范

3.巡視指導，糾正錯誤接線1.小組合作完成主電路接線

2.互檢接線是否正確

3.記錄接線問題圖1-31主電路接線原理圖

培養規范接線習慣小結與布置（5min）總結安裝與接線要點，布置課后預習內容1.點評接線中的共性問題

2.強調接地和防觸電安全

3.預告下節課BOP操作1.記錄要點

2.整理工具和工位5S管理，養成良好習慣課中（第2課時：BOP面板認知與參數設置）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段復習導入（5min）復習變頻器接線，引入BOP面板操作1.快速提問：電源端子、電機端子、制動電阻端子分別是什么？

2.展示BOP面板實物，說明本課時任務1.回答提問

2.領取BOP面板鞏固上節課知識新知講解（15min）1.BOP面板按鍵功能（表1-8）

2.BOP面板圖標含義（表1-9）

3.BOP面板菜單結構（圖1-24）

4.參數設置方法（以p1000[0]=1為例，表1-11）1.對照實物講解每個按鍵的名稱和功能

2.演示通過“PARAMS”菜單找到參數p1000并修改

3.演示參數保存和退出1.跟隨教師操作自己的BOP面板

2.記錄關鍵步驟

3.小組內互相演示表1-8按鍵功能表圖1-24菜單結構

講練結合，快速上手技能實訓（20min）1.恢復變頻器出廠設置（EXTRAS→DRVRESET）

2.根據電動機銘牌設置參數：p0304、p0305、p0307、p0310、p0311等

3.設置最小/最大頻率p1080、p1082，加減速時間p1120、p11211.分步演示恢復出廠設置（注意等待“DONE”）

2.發放電動機銘牌數據，指導學生計算并填入參數表

3.巡視指導，解答參數設置疑問1.小組合作完成參數設置

2.填寫表1-13參數表

3.互檢參數設置是否正確圖1-28恢復出廠設置完成界面

通過實際參數設置掌握方法小結與布置（5min）總結參數設置步驟，布置課后復習1.點評參數設置常見錯誤（如額定電流單位錯誤）

2.預告下節課手動控制運行1.記錄易錯點

2.提交參數表鞏固記憶課中（第3課時：BOP面板手動控制運行）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段復習導入（5min）復習參數設置，引入手動控制1.提問：如何將變頻器切換到手動模式？

2.演示HAND/AUTO切換按鈕1.回答

2.嘗試切換模式明確手動模式標志新知講解（10min）1.手動模式起停操作（按啟動鍵、停止鍵）

2.點動操作（長按啟動鍵）

3.設置點動速度參數p1058

4.激活反轉功能（CONTROL→REVERSE）1.演示起停操作，觀察電動機轉動

2.演示點動操作，說明點動速度可調

3.演示反轉功能激活1.觀察并記錄現象

2.回答：點動和連續運行的區別圖1-26激活Jog功能教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段圖1-27激活REVERSE功能

直觀演示技能實訓（25min）1.完成點動正轉、點動反轉

2.完成連續正轉（10Hz、20Hz）和連續反轉

3.觀察并記錄變頻器輸出頻率、輸出電壓、輸出電流、直流母線電壓（表1-14）

4.驗證恒壓頻比特性1.指導學生逐步操作

2.巡視并糾正操作錯誤（如忘記按HAND模式）

3.提問：為什么頻率增加時電壓也增加？引導學生歸納1.小組合作完成所有控制操作

2.記錄表1-14數據

3.分析數據，發現U/f關系通過數據記錄加深對U/f控制的理解小結與布置（5min）總結手動控制操作要點，布置拓展任務1.點評操作中的共性問題（如點動時未長按）

2.介紹參數上傳下載功能（TOBOP/FROMBOP）1.記錄要點

2.思考參數備份的意義為下節課綜合實訓鋪墊課中（第4課時：綜合實訓與評價總結）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段綜合任務發布（5min）發布綜合實訓任務：獨立完成從接線→參數設置→手動控制→參數備份的完整流程1.講解任務要求（時間限制、操作規范）

2.發放評分標準表1-151.明確任務要求和評分標準

2.領取實訓工單模擬工程考核教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段綜合實訓（30min）1.檢查接線（斷電狀態）

2.恢復出廠設置

3.設置電動機參數和控制參數

4.手動控制電動機點動正反轉、連續正反轉（10Hz、20Hz）

5.將參數上傳到BOP（TOBOP）

6.恢復出廠設置后從BOP下載參數（FROMBOP）1.巡視指導，記錄操作規范性

2.對典型錯誤進行集中點評

3.協助解決故障（如電動機不轉）

4.檢查參數上傳下載是否成功1.小組合作，獨立完成全流程

2.記錄操作過程中的問題及解決方法

3.互檢操作結果綜合檢驗學習成果，培養獨立調試能力評價總結（8min）1.小組展示調試成果（電動機運行）

2.教師點評與總結

3.完成自評、互評、師評（表1-16）1.聽取小組匯報，簡要點評

2.總結本任務核心技能點

3.強調安全規范與5S管理

4.發布課后拓展任務1.小組代表演示電動機運行

2.填寫評價表

3.整理工位，5S清掃展示評價促進學習，形成完整閉環課后拓展（2min）1.完善實訓報告

2.思考：如何用BOP實現多段速控制？

3.預習下一任務：端子控制變頻器運行1.平臺發實訓報告模板

2.推送多段速參數設置資料

3.發布預習任務單1.提交實訓報告

2.查閱資料，預習鞏固拓展，銜接后續內容四、課后反思教學實效1.

技能掌握扎實：通過4課時的講練結合，大部分學生能獨立完成變頻器安裝、接線、參數設置和BOP手動控制。

2.

目標達成度高：學生能夠正確設置電動機參數，成功控制電動機點動和連續運行，并能驗證U/f特性。

3.

安全意識提升：實訓過程中強調斷電接線、電容放電等安全要點，學生操作規范性明顯改善。

4.

團隊協作有效：小組分工明確，互檢互評促進了合作學習。不足與改進不足1：部分學生在BOP菜單導航中容易迷航，找不到參數。

措施：制作“BOP操作速查卡”（菜單路徑樹），貼于實訓工位，方便查閱。

不足2：參數上傳下載功能理解不深，部分學生操作后未驗證。

措施：設計對比實驗——先上傳參數，恢復出廠，再下載，驗證參數是否恢復，增強感性認識。

不足3：接線環節部分小組耗時過長，影響調試時間。

措施：下課前提前布置接線預習任務，并提供模擬接線仿真小游戲。任務2.1端子控制G120變頻器固定轉速運行一、基本信息任務名稱端子控制G120變頻器固定轉速運行授課學時2學時授課班級授課人數授課地點運動控制技術實訓室課型理實一體化課參考標準國家標準GB/T12668.2-2002《調速電氣傳動系統》；西門子G120變頻器技術手冊；生產線數字化仿真應用“1+X”職業技能等級標準；XX學院《運動控制技術》課程標準；全國職業院校技能大賽“現代電氣控制系統安裝與調試”賽項評分標準參考教材《運動控制技術與應用》機械工業出版社2026.6二、教學分析（一）教學內容內容位置項目2端子控制變頻器運動控制系統→任務2.1端子控制G120變頻器固定轉速運行教學內容1.G120控制單元的接口與數字量輸入接線（源型/漏型）

2.G120預定義接口宏（宏3：單方向4個固定轉速）

3.雙線制控制方式（宏12、17、18）

4.BICO功能概念與數字量輸入/輸出互聯

5.固定轉速的兩種選擇方式（直接選擇、二進制選擇）

6.電氣原理圖設計、安裝接線、參數設置與調試實訓內容分析本次課是端子控制變頻器的實踐任務，承接項目1的BOP控制，重點訓練學生使用外部端子（開關）控制G120變頻器實現固定轉速運行。內容包括控制單元分析接線、宏參數設置、BICO互聯、固定轉速參數配置等。通過2學時的理實一體化教學，使學生掌握端子控制變頻器的基本調試方法。（二）學情分析知識和技能基礎學生已完成項目1的學習，掌握了G120變頻器的安裝、BOP面板操作和手動控制；對變頻器參數設置有一定經驗；但對端子接線（源型/漏型）、宏參數、BICO互聯、固定轉速選擇方式等缺乏系統認識。訴求和素養儲備學生對用外部開關控制變頻器有較高興趣，因為更接近工業現場實際；部分學生對電路圖識讀和接線仍顯生疏；安全意識需持續強化。學習特點喜歡動手接線和調試，對參數設置有一定基礎；對BICO概念（二進制/模擬量互聯）感到抽象，需要借助具體實例理解；樂于小組協作解決問題。目標分析知識目標1.理解G120變頻器BICO功能的基本概念。

2.理解預定義接口宏（p0015）的作用及宏3的功能。

3.理解雙線制控制方式、固定轉速直接選擇與二進制選擇的區別。能力目標1.能根據電氣原理圖完成G120控制單元數字量輸入的外部接線（開關、按鈕）。

2.能通過BOP面板設置宏3參數及固定轉速相關參數（p1001~p1007、p1020~p1023等）。

3.能通過外部開關組合實現7個固定轉速的運行調試。素質目標1.通過實現端子控制變頻器固定轉速任務，增強科技報國意識。

2.養成規則意識、標準意識和5S職業素養，培養開拓創新的科學精神。（四）教學重難點類型重難點內容確立依據解決方法教學重點1.G120控制單元數字量輸入接線（源型/漏型）

2.宏3（p0015=3）的參數設置與固定轉速參數配置

3.通過外部開關組合實現多段速運行端子控制是變頻器工程應用的基礎技能1.對照實物和接線圖分步講解、演示

2.發放參數設置表，分組操作

3.設置典型開關組合任務（4個固定轉速）教學難點1.BICO功能的理解（二進制/模擬量互聯）

2.固定轉速直接選擇與二進制選擇的區別及應用

3.數字量輸入端子狀態參數r722與BI參數（如p1020）的互聯關系BICO概念抽象，學生初次接觸易混淆1.用“信號線”比喻BICO互聯，結合圖2-3講解

2.通過對比表格分析兩種選擇方式的適用場景

3.用實際參數設置示例（p1020=r722.1）演示互聯過程（五）教學策略教學流程任務導入（5min）→新知講解（15min）→電氣圖設計與接線實訓（15min）→參數設置與調試實訓（20min）→評價總結（5min）教學方法講授法、任務驅動法、演示法、小組協作法、實訓操作法信息化手段1.智慧樹在線課學習平臺：發布預習資料（BICO概念微課）

2.虛擬仿真平臺：端子接線模擬

3.數字化資源：G120手冊、參數速查表教學資源實物：G120變頻器（CU240E-2）、三相異步電動機、斷路器、開關（SA1~SA4）、按鈕、導線、萬用表；資料：電氣原理圖、參數設置表、實訓工單

三、教學安排課前教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段知識探索1.觀看微課《G120變頻器BICO功能簡介》

2.預習教材中“控制單元接線”和“固定轉速”部分

3.瀏覽G120手冊中宏參數說明1.智慧樹在線課學習平臺發布預習視頻和任務單

2.發布討論題：“如何用開關控制變頻器轉速？”

3.上傳G120參數手冊相關頁1.觀看視頻，初步了解BICO

2.閱讀教材，記錄疑問

3.了解宏3的功能線上平臺+微課視頻，提前熟悉抽象概念課中（2課時連上）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段任務導入（5min）回顧項目1的磨線機項目，引出端子控制需求：用開關SA1~SA4實現固定轉速1.提問：“BOP面板控制有何不便？如何改進？”

2.展示端子控制電氣原理圖（圖2-8）

3.明確本課任務：用開關實現4個固定轉速1.思考并回答

2.明確學習目標案例教學法圖2-8G120變頻器接固定轉速運行電氣接線原理圖教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段新知講解（15min）1.G120控制單元數字量輸入接線（源型/漏型）

2.宏3（p0015=3）功能：單方向4個固定轉速

3.BICO概念：二進制/模擬量互聯（圖2-3）

4.固定轉速直接選擇與二進制選擇對比1.對照圖2-2講解DI接線（以漏型為例：9號接公共端，28/34/69短接）

2.演示宏7的端子定義：DI0起動，DI1~DI3選擇固定轉速

3.用“信號線”比喻BICO：p1020=r722.1表示將DI1狀態連接到固定轉速選擇位0

4.對比表2-10和表2-11，說明直接選擇（加法）與二進制選擇（編碼）的區別1.觀察接線圖，記錄要點

2.理解宏3的端子分配

3.記錄BICO互聯示例

4.思考兩種選擇方式的優劣講授法+演示法圖2-2CU240E-2控制單元接線圖圖2-3BICO功能示意表2-10直接選擇模式時的相關參數設置電氣圖設計與接線實訓（15min）1.根據圖2-8繪制本任務電氣原理圖

2.完成控制單元數字量輸入接線（DI0~DI3接開關SA1~SA4）1.發放電氣圖繪制要求（含評分標準）

2.巡視指導，糾正接線錯誤

3.強調斷電操作和安全規范1.小組合作繪制電氣原理圖

2.完成DI0~DI3接線（9號接公共端，DI端子接開關）

3.互檢接線正確性任務驅動法+小組協作圖2-8G120變頻器接固定轉速運行電氣接線原理圖參數設置與調試實訓（20min）1.恢復出廠設置

2.設置宏3（p0015=3）

3.設置固定轉速參數：p1001=200、p1002=500、p1003=800、p1004=1200（r/min）

4.驗證固定轉速：SA1接通啟動，SA2~SA4不同組合對應不同轉速1.分步演示參數設置（注意p0010=1后才能改p0015）

2.強調BICO互聯：p1020=r722.1、p1021=r722.2、p1022=r722.3

3.指導學生操作，巡視解決故障（如起動無反應、轉速不對）

4.引導學生觀察并記錄各開關組合下的輸出頻率1.小組合作設置參數

2.填寫表2-13參數表

3.調試運行，驗證4個固定轉速

4.記錄各組合對應的轉速值實訓操作法+小組協作評價總結（5min）1.小組展示調試成果

2.教師點評與總結

3.完成自評、互評（表2-14、2-15）1.聽取小組匯報，簡要點評

2.總結本任務核心技能點：宏參數、BICO互聯、固定轉速設置

3.強調安全規范與5S管理

4.發布課后拓展任務1.小組代表演示開關組合對應的轉速

2.填寫評價表

3.整理工位，5S清掃展示評價法+歸納總結課后拓展（課后）1.完善實訓報告

2.思考：如何實現7個固定轉速？

3.預習下一任務：PLC控制變頻器1.平臺發布實訓報告模板

2.推送二進制選擇15段速資料

3.發布預習任務單1.提交實訓報告

2.查閱資料，預習線上平臺+任務驅動四、課后反思教學實效1.

技能掌握扎實：通過2課時的講練結合，大部分學生能獨立完成端子接線、宏參數設置和固定轉速調試。

2.

知識目標達成：學生能夠理解BICO的基本概念，正確設置宏3及固定轉速參數。

3.

安全意識提升：實訓過程中強調斷電接線，學生操作規范性良好。

4.

團隊協作有效：小組分工明確，互檢互評促進了合作學習。不足與改進不足1：部分學生對BICO功能理解仍較抽象，不清楚為什么要用p1020=r722.1這樣的互聯。

措施：增加“BICO互聯練習”——給定一個簡單需求（如用DI4應答故障），讓學生查找對應BI參數并設置。

不足2：直接選擇與二進制選擇的區別容易混淆。

措施：制作對比表格，并讓學生實際操作兩種模式，觀察不同開關組合下的轉速差異。

不足3：G120變頻器接線環節少數學生少接公共端導致無法起動。

措施：課前提供“端子接線速查卡”（含源型/漏型接線圖示），并在實訓工位張貼。任務2.2HMI、PLC控制G120C變頻器正反轉與模擬量調速一、基本信息任務名稱HMI、PLC控制G120C變頻器正反轉與模擬量調速授課學時4學時授課班級授課人數授課地點運動控制技術實訓室課型理實一體化課參考標準國家標準GB/T12668.2-2002《調速電氣傳動系統》；西門子G120C變頻器技術手冊；XX學院《運動控制技術與應用》課程標準；全國職業院校技能大賽“現代電氣控制系統安裝與調試”賽項評分標準參考教材《運動控制技術與應用》機械工業出版社2026.6二、教學分析（一）教學內容內容位置項目2端子控制變頻器運動控制系統→任務2.2HMI、PLC控制G120C變頻器正反轉與模擬量調速教學內容1.變頻器、PLC、HMI的選型（G120C、S7-1200、KTP700）

2.G120C變頻器的控制電路接口與端子接線（數字量、模擬量、電源、保護端子）

3.接口宏12的功能與參數設置

4.用Startdrive軟件調試變頻器（在線訪問、分配IP、調試向導、控制面板、參數分配）

5.PLC編程（新增變量、梯形圖程序：正反轉控制、標準化與縮放指令）

6.HMI組態（添加設備、連接PLC、組態指示燈、按鈕、IO域）

7.系統聯調與故障排查內容分析本次課是端子控制變頻器的綜合實踐任務，整合了HMI、PLC和變頻器，構成完整的運動控制系統。學生需要掌握設備選型、電氣接線、變頻器調試、PLC編程、HMI組態以及系統聯調。通過4學時的理實一體化教學，使學生具備獨立完成中小型自動化項目的能力。（二）學情分析知識和技能基礎學生已完成項目1和任務2.1的學習，掌握了變頻器BOP操作、端子固定轉速控制；對PLC標準化和縮放指令有初步了解，對HMI組態不熟悉，缺乏集成調試經驗。訴求和素養儲備學生對HMI+PLC+變頻器的組合控制有濃厚興趣，因為這更接近工業現場實際；部分學生對博途軟件操作不熟練，需加強練習；安全意識、規范操作習慣需持續強化。學習特點喜歡通過軟件操作實現可視化控制，對觸摸屏組態感到新奇；對參數設置和程序調試有畏難情緒，需要分步演示和反復練習；樂于通過小組協作解決聯調問題。（三）目標分析知識目標1.了解S7-1200PLC和KTP700觸摸屏的結構、工作原理及銘牌參數。

2.理解G120C變頻器的控制電路接口（數字量、模擬量、保護端子）及宏12的功能。

3.掌握用Startdrive軟件調試變頻器的基本步驟（在線訪問、分配IP、調試向導、控制面板）。

4.理解模擬量輸入/輸出在PLC中的標準化（NORM_X）和縮放（SCALE_X）處理。能力目標1.能根據電氣原理圖完成G120C變頻器、S7-1200PLC、KTP700HMI的接線。

2.能用Startdrive軟件設置變頻器參數（宏12、模擬量輸入類型、最大轉速等），并通過控制面板調試。

3.能用TIAPortal編寫PLC程序（正反轉控制、模擬量轉換），并下載調試。

4.能用TIAPortal組態HMI畫面（按鈕、指示燈、IO域），并實現與PLC的聯動控制。素質目標1.通過了解我國自動化技術的進步，厚植愛國情懷，增強科技報國決心。

2.養成規則意識、標準意識和5S管理的職業素養，培養開拓創新的科學精神。（四）教學重難點類型重難點內容確立依據解決方法教學重點1.G120C變頻器控制端子接線（數字量、模擬量、公共端）

2.Startdrive軟件調試變頻器（分配IP、調試向導、控制面板）

3.PLC模擬量標準化與縮放指令（NORM_X、SCALE_X）的應用

4.HMI組態及與PLC的變量關聯集成控制系統的核心技能1.對照實物和接線圖分步講解、演示

2.教師分步演示軟件操作，學生同步練習

3.提供模擬量轉換公式推導，結合實例計算

4.發放變量關聯表，分組練習教學難點1.Startdrive調試向導中各類參數的含義及設置（宏12、應用等級、電動機參數等）

2.模擬量輸入/輸出的定標與標準化轉換（0-10V/4-20mA對應0-27648）

3.HMI與PLC的變量通信及地址匹配

4.系統聯調中故障的排查（如變頻器不啟動、模擬量無輸出）涉及多個軟件和硬件的協同，參數多，邏輯復雜1.用表格匯總調試向導各步驟的關鍵參數及作用

2.通過“電流-轉速”轉換公式推導，配合監控表驗證

3.提前整理變量地址對照表，避免地址沖突

4.總結常見故障現象及解決方法（如STO端子未短接、模擬量開關未撥對）（五）教學策略教學流程第1課時：設備選型與電氣接線（45min）→第2課時：變頻器調試（Startdrive）（45min）→第3課時：PLC編程與模擬量處理（45min）→第4課時：HMI組態與系統聯調（45min）教學方法講授法、任務驅動法、演示法、小組協作法、實訓操作法信息化手段1.智慧樹在線課平臺：發布預習資料（Startdrive調試視頻、PLC模擬量轉換微課）

2.TIAPortal軟件（V18）、Startdrive組件

3.數字化資源：G120C手冊、S7-1200手冊、變量地址速查表教學資源實物：G120C變頻器、S7-1200PLC（CPU1212C）、KTP700HMI、三相異步電動機、斷路器、開關電源、網線、導線、萬用表、電工工具；資料：電氣原理圖（圖2-35）、參數表（表2-22）、實訓工單三、教學安排課前教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段知識探索1.觀看微課《Startdrive調試G120C變頻器》

2.預習教材中“G120C控制端子”、“宏12”和“PLC模擬量轉換”部分

3.瀏覽TIAPortal基本操作視頻1.智慧樹在線課平臺發布預習視頻和任務單

2.發布討論題：“PLC如何用模擬量控制變頻器頻率？”

3.上傳G120C、S7-1200手冊節選1.觀看視頻，了解Startdrive基本流程

2.閱讀教材，記錄疑問

3.初步認識模擬量轉換指令線上平臺+微課視頻，提前熟悉集成調試流程課中（第1課時：設備選型與電氣接線）教學內容教師活動學生活動教學方法與手段任務導入（5min）回顧技能大賽和水處理項目需求，引出本課任務：用HMI、PLC控制變頻器實現正反轉和模擬量調速1.提問：“如何實現觸摸屏設定轉速？”

2.展示圖2-9HMI運行畫面，明確本課任務

3.強調安全注意事項1.思考并回答

2.明確學習目標案例教學法新知講解（15min）1.設備選型：G120C變頻器（表2-16）、S7-1200PLC（圖2-10）、KTP700HMI（表2-17、圖2-11）

2.G120C控制電路接口（圖2-12）及端子功能（圖2-13）

3.宏12的端子定義與參數（表2-18）1.對照實物講解G120C外形及功率范圍

2.演示PLC、HMI的硬件組成

3.講解控制端子：數字量（DI0~DI5）、模擬量（AI0、AO0）、保護端子（14、15）、公共端等

4.說明宏12的默認分配：DI0啟停、DI1反轉、DI2故障復位、AI0頻率給定1.觀察實物，記錄設備型號

2.識讀控制端子圖

3.記錄宏12的端子分配講授法+實物演示、電氣圖繪制與接線實訓（20min）1.根據圖2-35繪制本任務電氣原理圖（含PLC、HMI、變頻器）

2.完成硬件接線：PLC數字量輸出接變頻器DI0、DI1；PLC模擬量輸出接變頻器AI0；變頻器模擬量輸出接PLC模擬量輸入；HMI與PLC網線連接1.發放電氣圖繪制要求（含評分標準）

2.分步演示接線：PLCQ0.0→變頻器DI0（啟停），Q0.1→DI1（反轉）；PLCAQ0→變頻器AI0+（3號端子），AI0-（4號端子）接0V；變頻器AO0+（12）→PLCAI+，AO0-（13）→PLCAI-

3.強調斷電操作、信號線屏蔽接地1.小組合作繪制電氣原理圖

2.完成控制電路接線（注意公共端連接）

3.互檢接線正確性任務驅動法+小組協作小結與布置（5min）總結接線要點，布置課后預習1.點評接線共性問題

2.預告下節課變頻器調試內容1.記錄要點

2.整理工位歸納總結法+5S管理課中（第2課時：變頻器調試（Startdrive））教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段復習導入（5min）復習接線，引入變頻器參數設置1.提問：“如何通過軟件調試變頻器？”

2.展示Startdrive軟件界面1.回答

2.打開TIAPortal軟件復習提問法新知講解與實訓（35min）1.創建新項目，在線訪問，分配IP地址（圖2-15、2-16）

2.調試向導：選擇應用等級（SDC）、設定值指定（不與PLC連接）、I/O配置（宏12）、驅動設置（IEC）、電動機參數（銘牌）、制動與溫度傳感器（無）、重要參數（最小/最大轉速）、驅動功能（恒定負載）

3.控制面板調試：激活主控權，點動測試，修改轉速，觀察運行

4.參數分配：修改模擬量輸入為單極性0-10V（p0756=0），標定曲線；設置最大轉速為1500r/min等

5.保存參數到EEPROM1.分步演示在線訪問和IP分配（注意電腦與變頻器同網段）

2.分步演示調試向導，講解每個選項的含義（如宏12、電動機數據識別禁用）

3.演示控制面板操作，測試電動機正反轉

4.演示參數視圖中修改p0756等參數

5.強調保存參數（RAM→EEPROM）1.小組合作，跟隨操作

2.記錄調試向導中關鍵參數設置

3.使用控制面板點動電動機，觀察方向

4.修改模擬量輸入類型，觀察定標曲線

5.保存參數實訓操作法+演示法，[圖2-15至圖2-34]小結與布置（5min）總結Startdrive調試步驟1.點評常見錯誤（IP未分配、宏12未選、參數未保存）

2.預告下節課PLC編程1.記錄要點

2.提交參數表歸納總結法課中（第3課時：PLC編程與模擬量處理）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段復習導入（5min）復習變頻器調試，引入PLC控制1.提問：“PLC如何根據觸摸屏設定值輸出模擬量？”

2.展示模擬量轉換公式1.回答

2.打開TIAPortal項目復習提問法新知講解與實訓（35min）1.CPU配置（添加設備、設置IP、啟用系統/時鐘存儲器、模擬量地址）

2.變量組態：默認變量表（I0.0故障、I0.1報警、I0.2運行使能、Q0.0正轉、Q0.1反轉、IW64模擬量輸入、QW96模擬量輸出）；數據塊（轉速設定值、轉速實際值等）

3.梯形圖編程：

-正反轉控制（置位/復位指令）

-模擬量轉換：NORM_X和SCALE_X指令（設定轉速→模擬量輸出；模擬量輸入→實際轉速）

4.下載程序到PLC，監控調試1.分步演示CPU配置（注意安全設置：取消密碼、完全訪問權限）

2.演示添加數據塊和靜態變量

3.編寫正反轉控制程序段（圖2-46程序段1-3）

4.講解NORM_X和SCALE_X指令原理：標準化（0-27648→0.0-1.0），縮放（0.0-1.0→實際轉速）

5.演示下載程序，監控變量表（強制QW96輸出，觀察IW64變化）1.小組合作配置CPU和變量

2.編寫正反轉程序

3.完成模擬量轉換程序

4.下載并監控，測試模擬量通道實訓操作法+講授法，[圖2-36至圖2-45]小結與布置（5min）總結PLC編程要點1.點評常見錯誤（地址沖突、數據類型不匹配、模擬量范圍錯誤）

2.預告下節課HMI組態1.記錄要點

2.保存項目歸納總結法課中（第4課時：HMI組態與系統聯調）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段復習導入（5min）復習PLC程序，引入HMI組態1.提問：“如何用觸摸屏控制PLC？”

2.展示KTP700實物1.回答

2.打開HMI組態向導復習提問法新知講解與實訓（35min）1.添加HMI設備（選型KTP700，版本匹配），連接PLC（圖2-48、2-49）

2.組態畫面：添加文本域、指示燈（故障、報警、使能、正轉、反轉）、按鈕（正轉、反轉、停止）、IO域（轉速設定、轉速顯示）

3.變量關聯：指示燈關聯PLC的I0.0、I0.1、I0.2、M2.3、Q0.1；按鈕關聯M2.0、M2.1、M2.2；IO域關聯數據塊中的設定轉速和實際轉速變量

4.下載HMI程序，系統聯調：操作觸摸屏，觀察電動機運行和轉速反饋1.演示添加HMI設備，選擇連接PLC

2.演示組態指示燈、按鈕、IO域，并關聯變量（圖2-50、2-51、2-52）

3.演示下載HMI程序（注意設置PG/PC接口）

4.指導學生進行系統聯調：設置不同轉速，觀察電動機響應和觸摸屏顯示1.小組合作組態HMI畫面

2.關聯變量，編譯下載

3.聯調測試：正轉、反轉、停止、調速

4.記錄問題及解決方法實訓操作法+演示法，[圖2-46至圖2-50]評價總結（5min）1.小組展示系統運行成果

2.教師點評與總結

3.完成自評、互評（表2-23、2-24）1.聽取小組匯報，簡要點評

2.總結本任務核心技能點：設備選型、接線、變頻器調試、PLC編程、HMI組態、系統聯調

3.強調安全規范與5S管理

4.發布課后拓展任務1.小組代表演示HMI控制電動機

2.填寫評價表

3.整理工位，5S清掃展示評價法+歸納總結課后拓展（課后）1.完善實訓報告

2.思考：如何實現變頻器多段速的HMI控制？

3.預習下一項目：通信控制變頻器1.智慧樹在線課平臺發布實訓報告模板

2.推送多段速參數設置資料

3.發布預習任務單1.提交實訓報告

2.查閱資料，預習線上平臺+任務驅動四、課后反思教學實效1.

技能掌握扎實：通過4課時的講練結合，大部分學生能獨立完成HMI+PLC+變頻器的集成調試，實現正反轉和模擬量調速。

2.

知識目標達成：學生能夠理解宏12的端子定義，掌握Startdrive調試流程，熟練使用NORM_X和SCALE_X指令。

3.

安全意識提升：實訓過程中強調斷電接線、信號線屏蔽接地，學生操作規范性良好。

4.

團隊協作有效：小組分工明確，互檢互評促進了合作學習。不足與改進不足1：部分學生對Startdrive調試向導中的參數（如應用等級、斜坡發生器位置）理解不深。

措施：制作“調試向導參數速查表”，對照實際效果講解。

不足2：模擬量轉換時，部分學生對標準化和縮放的方向（輸入/輸出）容易混淆。

措施：用“電壓-轉速”轉換實例推導，并讓學生計算不同電壓對應的轉速值。

不足3：HMI與PLC變量關聯時，地址匹配錯誤導致通信失敗。

措施：提前發放“變量地址對照表”，并在組態時要求學生雙人核對。任務2.3變頻器的PID運行一、基本信息任務名稱變頻器的PID運行授課學時2學時授課班級授課人數授課地點運動控制技術實訓室課型理實一體化課參考標準國家標準GB/T12668.2-2002《調速電氣傳動系統》；西門子G120變頻器技術手冊；XX學院《運動控制技術與應用》課程標準；全國職業院校技能大賽“現代電氣控制系統安裝與調試”賽項評分標準參考教材《運動控制技術與應用》機械工業出版社2026.6二、教學分析（一）教學內容內容位置項目2端子控制變頻器運動控制系統→任務2.3變頻器的PID運行教學內容1.PID控制原理（比例、積分、微分的作用及特點）

2.G120C變頻器PID工藝控制器的結構（圖2-52）

3.PID工藝控制器的主要參數（表2-25：p2200、p2253、p2264、p2280、p2285、p2274等）

4.設定值與反饋值的來源（模擬量、電動電位器、固定值、總線）

5.PID連接模式（主設定值/附加設定值）

6.恒壓供水系統的電氣接線與參數設置

7.用Startdrive軟件調試PID參數及運行監控內容分析本次課是變頻器高級應用任務，學生需要理解PID閉環控制的基本原理，掌握G120C變頻器PID工藝控制器的參數設置方法，并能夠結合實際（如恒壓供水）完成PID調試。通過2學時的理實一體化教學，使學生具備在過程控制中應用變頻器PID功能的能力。（二）學情分析知識和技能基礎學生已完成任務2.1、2.2的學習，掌握了變頻器端子控制、模擬量調速及PLC/HMI集成控制；對PID控制概念較為陌生，缺乏閉環控制的實際經驗。訴求和素養儲備學生對恒壓供水等實際工程案例感興趣，希望理解PID如何消除偏差；部分學生對比例、積分、微分的抽象概念理解困難，需要借助實例和波形輔助教學。學習特點喜歡通過仿真或實際數據觀察PID調節效果；對參數整定（如Kp、Ti）的“試湊”過程感到新奇；樂于小組協作完成調試任務。（三）目標分析知識目標1.理解PID控制的基本原理（比例、積分、微分的作用及特點）。

2.掌握G120C變頻器PID工藝控制器的結構及主要參數（p2200、p2253、p2264、p2280、p2285等）。

3.了解設定值與反饋值的常見來源及PID連接模式。能力目標1.能根據恒壓供水要求完成變頻器PID控制的電氣接線（模擬量反饋信號接入AI0）。

2.能用Startdrive軟件設置PID工藝控制器參數（使能、設定值/反饋值通道、比例增益、積分時間等）。

3.能通過模擬量信號源調試PID響應，觀察變頻器頻率隨反饋值的變化。素質目標1.通過了解PID控制在節能和工藝優化中的應用，增強科技報國信心。

2.養成規則意識、標準意識和5S管理的職業素養，培養開拓創新的科學精神。（四）教學重難點類型重難點內容確立依據解決方法教學重點1.PID比例、積分、微分的作用及特點

2.G120CPID工藝控制器的主要參數（p2200、p2253、p2264、p2280、p2285）

3.PID恒壓供水的接線與參數設置PID是變頻器高級應用的核心，過程控制中廣泛使用1.結合生活實例（水箱水位、車速控制）講解P/I/D作用

2.對照表2-25講解參數功能，演示Startdrive中設置

3.分組完成恒壓供水模擬接線與調試教學難點1.積分時間對穩態誤差的消除作用及積分飽和現象

2.微分作用對噪聲的敏感性及使用條件

3.PID參數整定的方法（試湊法）及觀察頻率變化規律參數抽象，整定需要經驗，學生初次接觸易迷茫1.用“水桶水位”比喻積分：偏差持續存在則積分累積，直至消除靜差

2.說明微分僅適用于變化緩、噪聲小的場合

3.提供參數調整參考表，讓學生分組嘗試并記錄頻率變化趨勢（五）教學策略教學流程任務導入（5min）→新知講解（15min）→電氣接線與參數設計（15min）→PID調試實訓（20min）→評價總結（5min）教學方法講授法、任務驅動法、演示法、小組協作法、實訓操作法信息化手段1.智慧樹在線課平臺：發布預習資料（PID控制原理動畫）

2.Startdrive軟件、PID參數監控界面

3.數字化資源：PID參數整定速查表、恒壓供水案例教學資源實物：G120C變頻器、三相異步電動機（水泵負載）、壓力傳感器（0-10V）、斷路器、開關電源、萬用表、電工工具；資料：電氣原理圖、PID參數表、實訓工單三、教學安排課前教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段知識探索1.觀看微課“PID控制原理（水箱液位調節）”

2.預習教材中“PID控制原理”和“G120CPID工藝控制器”部分

3.瀏覽G120C手冊中PID相關參數1.智慧樹在線課平臺發布預習視頻和任務單

2.發布討論題：“如何讓水壓保持恒定？”

3.上傳PID參數說明節選1.觀看視頻，初步理解P/I/D概念

2.閱讀教材，記錄疑問

3.了解PID工藝控制器的主要參數線上平臺+動畫視頻，提前感知閉環控制思想課中（2課時連上）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段任務導入（5min）引入恒壓供水工程案例：水泵壓力隨用水量變化，需PID調節轉速維持壓力恒定1.提問：“如何自動調節水泵轉速維持水壓？”

2.展示恒壓供水系統示意圖，明確本課任務

3.強調安全注意事項1.思考并回答

2.明確學習目標案例教學法新知講解（15min）1.PID控制原理：比例（P）、積分（I）、微分（D）的作用及特點

2.G120CPID工藝控制器結構（圖2-52）

3.主要參數：p2200（使能）、p2253（設定值通道）、p2264（反饋值通道）、p2280（比例增益）、p2285（積分時間）、p2274（微分時間）

4.設定值與反饋值的來源（模擬量、電動電位器、固定值、總線）及連接模式1.用“水箱水位”比喻講解：P決定響應速度，I消除靜差，D預測變化

2.對照圖2-54講解PID控制器數據流

3.列出表2-25關鍵參數，解釋功能

4.強調模擬量反饋接線：傳感器0-10V接AI0，DIP開關撥至U1.聆聽講解，記錄P/I/D作用

2.識讀PID控制原理圖

3.標記重要參數及功能

4.思考反饋信號類型講授法+比喻教學電氣接線與參數設計（15min）1.繪制PID恒壓供水電氣原理圖（變頻器AI0接電位器模擬壓力反饋）

2.完成接線（AI0+接電位器中心抽頭，AI0-接0V）

3.設計PID參數表（表2-25相關參數）1.發放電氣圖繪制要求

2.演示AI0端子接線及DIP開關設置

3.分發PID參數設計表，指導填寫（p2200=1，p2253=755.0，p2264=755.0，p2280初始=1.0，p2285=30.0，p2274=0.0，p1082最大頻率）

4.巡視指導1.小組合作繪制電氣原理圖

2.完成AI0接線（電位器模擬壓力）

3.設計PID參數，填寫表格

4.互檢接線和參數任務驅動法+小組協作PID調試實訓（20min）1.通過Startdrive軟件設置PID參數（圖2-53）

2.使能PID（p2200=1），設置p2251=0（主設定值）

3.給定設定值（例如5V對應50%壓力），調節電位器改變反饋值，觀察變頻器輸出頻率變化

4.分別調整P、I參數，觀察系統響應（超調、靜差、穩定時間）1.演示Startdrive中PID參數設置界面（圖2-53）

2.指導學生使能PID，設置模擬量輸入為反饋

3.引導學生改變電位器（模擬壓力波動），觀察頻率自動調節過程

4.指導分組進行P、I參數“試湊”：增大p2280觀察響應變快但可能振蕩；增大p2285觀察消除靜差但響應變慢

5.點評各組調試效果1.打開Startdrive，設置PID參數

2.使能PID，給定設定值

3.調節電位器，觀察變頻器頻率自動變化

4.分組嘗試修改p2280、p2285，記錄頻率變化趨勢

5.總結參數對系統的影響實訓操作法+探究學習評價總結（5min）1.小組展示PID調試效果

2.教師點評與總結

3.完成自評、互評（表2-27、2-42）1.聽取小組匯報，簡要點評

2.總結PID核心參數及整定原則

3.強調安全規范與5S管理

4.發布課后拓展任務1.小組代表演示電位器改變時頻率的自動調節

2.填寫評價表

3.整理工位，5S清掃展示評價法+歸納總結課后拓展（課后）1.完善實訓報告

2.思考：如何用PLC或HMI設定PID目標值？

3.預習下一項目：通信控制變頻器1.智慧樹在線課平臺發布實訓報告模板

2.推送PID參數整定資料

3.發布預習任務單1.提交實訓報告

2.查閱資料，預習線上平臺+任務驅動四、課后反思教學實效1.

知識理解加深：通過比喻和實例，學生能夠理解P/I/D的基本作用，掌握PID工藝控制器的關鍵參數。

2.

技能初步掌握：大部分學生能完成PID接線，設置參數，并通過壓力反饋觀察頻率自動調節。

3.

探究興趣濃厚：參數整定環節學生積極參與，對比不同P、I值對系統響應的影響。

4.

團隊協作有效：小組合作完成接線、調試和參數整定，互幫互助。不足與改進不足1：部分學生對積分消除靜差的理解仍不夠直觀，混淆比例和積分的作用。

措施：設計“固定偏差實驗”：給一個恒定偏差，觀察積分作用下頻率的持續變化。

不足2：參數整定時，學生容易盲目調整，缺乏記錄和分析。

措施：提供“PID參數調試記錄表”，要求學生記錄不同參數下的超調量、穩定時間、靜差等。

不足3：由于缺少真正的壓力傳感器，使用電位器模擬反饋，學生難以體會實際工程中傳感器噪聲對微分的影響。

措施：在總結中說明微分在實際中的使用限制，并展示噪聲環境下微分作用的負面效果（可選仿真）。任務3.1S7-1200PLCPN通信控制G120變頻器一、基本信息任務名稱S7-1200PLCPN通信控制G120變頻器授課學時4學時授課班級授課人數授課地點運動控制技術實訓室課型理實一體化課參考標準國家標準GB/T12668.2-2002《調速電氣傳動系統》；西門子G120變頻器技術手冊；XX學院《運動控制技術與應用》課程標準；全國職業院校技能大賽“現代電氣控制系統安裝與調試”賽項評分標準參考教材《運動控制技術與應用》機械工業出版社2026.6二、教學分析（一）教學內容內容位置項目3通信控制變頻器運動控制系統→任務3.1S7-1200PLCPN通信控制G120變頻器教學內容1.G120變頻器現場總線接口及PROFIdrive通信協議

2.通信報文結構（報文1、20、350、352等）及控制字/狀態字定義（表3-1~3-4）

3.PN通信參數設置（添加驅動、分配IP地址和設備名稱、調試向導、控制面板、參數下載）

4.1200PLC與G120的通信連接及硬件組態

5.兩種編程方法：SinaSpeed功能塊控制；直接控制PZD區控制字

6.HMI組態（按鈕、指示燈、IO域）及狀態字位信號關聯

7.系統聯調與故障排查內容分析本次課是通信控制變頻器的核心任務，學生從端子/模擬量控制過渡到工業以太網通信控制。需要理解PROFIdrive協議、報文結構、控制字/狀態字含義，掌握G120變頻器的PN通信參數設置，并能在TIAPortal中完成PLC編程和HMI組態。通過4學時的理實一體化教學，使學生具備獨立完成PN通信控制變頻器的能力（二）學情分析知識和技能基礎學生已完成項目2的任務（端子控制、模擬量調速、PID控制），掌握了G120C變頻器的基本調試及PLC/HMI集成；對PN通信了解不多，缺乏報文配置和通信編程經驗。訴求和素養儲備學生對工業以太網通信控制變頻器有較高興趣，因為這是現代自動化的發展方向；部分學生對報文、控制字等抽象概念理解困難，需結合實例講解。學習特點喜歡通過軟件操作實現遠程控制，對通信配置感到新奇；對參數設置和通信故障排查有畏難情緒，需要分步演示和反復練習；樂于小組協作。（三）目標分析知識目標1.理解G120變頻器PN通信相關參數的功能及PROFIdrive通信協議。

2.掌握通信報文的結構（PZD）及控制字STW1、狀態字ZSW1的各位定義。

3.理解SinaSpeed功能塊及直接控制PZD區的編程方法。能力目標1.能設計G120變頻器PN通信控制的電氣接線原理圖和網絡拓撲圖。

2.能完成PN通信的硬件組態（添加驅動、分配IP地址和設備名稱、調試向導）。

3.能用TIAPortal編寫兩種方式的PLC程序（SinaSpeed或直接控制PZD），實現正反轉、調速和故障應答。

4.能組態HMI畫面（按鈕、指示燈、IO域），實現通信監控。素質目標1.通過實現PN通信控制變頻器，增強科技報國信心。

2.養成規則意識、標準意識和5S管理的職業素養，培養開拓創新的科學精神。（四）教學重難點類型重難點內容確立依據解決方法教學重點1.變頻器PN通信參數設置（分配IP地址、設備名稱、調試向導中的宏7選擇）

2.控制字STW1的各位含義（特別是位0ON/OFF1、位1OFF2、位2OFF3、位3使能、位10PLC控制）

3.兩種編程方法：SinaSpeed功能塊；直接傳送16#047F等控制字PN通信是自動化集成的核心技能1.分步演示在線分配IP和設備名稱（注意斷電重分配）

2.對照表3-3講解控制字，用二進制/十六進制轉換理解

3.對比兩種編程方法的優缺點，提供程序模板教學難點1.控制字STW1的位組合（如16#047F=0010001111111）的含義及實際應用

2.狀態字ZSW1的位解析（運行、故障、方向等）與HMI指示燈關聯

3.通信故障排查（設備名稱不匹配、IP沖突、硬件ID錯誤）報文位定義抽象，故障排查需要經驗1.拆解控制字二進制位，分別解釋每位作用

2.通過監控表觀察狀態字變化，反向驗證故障原因

3.總結常見錯誤及解決方法（如“設備名稱未分配”需重新斷電分配）（五）教學策略教學流程第1課時：PN通信基礎與硬件組態（45min）→第2課時：變頻器PN參數設置與調試（45min）→第3課時：PLC編程（SinaSpeed與直接控制）（45min）→第4課時：HMI組態與系統聯調（45min）教學方法講授法、任務驅動法、演示法、小組協作法、實訓操作法信息化手段1.智慧樹在線課平臺：發布預習資料（PROFINET通信原理）

2.TIAPortal軟件（V18）、Startdrive組件

3.數字化資源：控制字速查表、通信故障排查表教學資源實物：G120變頻器（帶PN接口）、S7-1200PLC（CPU1212C）、KTP700HMI、三相異步電動機、網線（至少2根）、斷路器、開關電源、導線、萬用表、電工工具；資料：電氣原理圖、網絡拓撲圖、參數表（表3-8）、實訓工單三、教學安排課前教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段知識探索1.觀看微課“PROFINET通信與PROFIdrive協議”

2.預習教材中“G120現場總線接口”、“通信報文”和“控制字定義”部分

3.瀏覽TIAPortal通信組態視頻1.智慧樹在線課平臺發布預習視頻和任務單

2.發布討論題：“PN通信相比模擬量控制有何優點？”

3.上傳G120PN通信手冊節選1.觀看視頻，了解PN通信基本概念

2.閱讀教材，記錄疑問

3.初步認識報文和控制字線上平臺+微課視頻，提前熟悉PN通信課中（第1課時：PN通信基礎與硬件組態）教學環節教學內容教師活動學生活動教學方法與手段任務導入（5min）回顧項目2的模擬量控制，引出PN通信控制的優勢：減少接線、遠程監控、智能控制1.提問：“如何用一根網線實現啟停、調速和狀態反饋？”

2.展示網絡拓撲圖（圖3-15），明確本課任務

3.強調安全注意事項1.思考并回答

2.明確學習目標案例教學法新知講解（15min）1.G120現場總線接口（圖3-1）及PROFIdrive協議

2.通信報文結構（表3-1、3-2）：PZD（過程數據）含義

3.控制字STW1各位定義（表3-3）及運行準備/正轉/反轉/故障應答的控制字值（16#047E、16#047F、16#0C7F、16#04FE）

4.狀態字ZSW1各位定義（表3-4）1.對照實物講解PN接口位置

2.用“收發快遞”比喻報文：PZD1是命令包裹，PZD2是速度包裹

3.拆解16#047F二進制：0010001111111，逐位說明作用

4.展示狀態字位與HMI指示燈對應關系1.觀察接口，記錄報文類型

2.理解PZD的作用

3.記錄常用控制字值

4.理解狀態字中運行、故障等位講授法+比喻教學硬件組態實訓（20min）1.添加新設備：選擇G120變頻器（圖3-2）

2.設置IP地址和設備名稱（圖3-3）

3.在線分配設備名稱和IP地址（圖3-4~3-6）

4.建立PLC與變頻器的PROFINET連接（圖3-11）1.分步演示添加驅動、設置IP（同網段，如192.168.0.2）和設備名稱（如G120_1）

2.演示在線分配：設置PG/PC接口，更新列表，分配名稱，分配IP地址

3.強調：設備名稱必須英文/數字，分配后需斷電重啟生效

4.演示網絡視圖中拖拽連接PLC與變頻器1.小組合作，跟隨操作添加驅動

2.設置IP和設備名稱

3.在線分配名稱和IP，驗證成功

4.完成P